LOGAN, UTAH — 기후 변화로 인한 가뭄, 경작지 감소, 수질 감소 등 농업의 많은 과제에 대한 한 가지 해결책은 더 똑똑한 비료를 개발하는 것입니다. 이러한 비료는 식물에 영양을 공급할뿐만 아니라 토양 박테리아가 식물에 미치는 긍정적 인 영향을 극대화하는 것을 목표로합니다. 식물의 미생물 군집을 활용하는 것은 번성하는 데 필요한 방어 작물의 추가 층일 수 있습니다.

4 월 XNUMX 일에 발표 된 연구에서 자연 : 과학 보고서, 유타 주립 대학의 연구자들은 북부 유타의 마른 땅 밀 뿌리에 서식하는 건강 증진 박테리아 인 Pseudomonas chlororaphis O6 (PcO6)에 대한 두 가지 비 생물 적 스트레스 요인의 영향을 분석했습니다. 그들은 스트레스가 외막 소포 또는 OMV라고 불리는 박테리아의 세포 외 구조에 구성 변화를 일으킬 수 있음을 발견했습니다. 과학자들은 박테리아 세포가 OMV를 방출한다는 사실을 오랫동안 알고 있었지만,이 연구는 어떤 요인이 방출을 촉진하는지 그리고 이러한 구조의 무수한 기능이 작물의 이익을 위해 어떻게 활용 될 수 있는지 묻습니다.

이 연구의 핵심은 박테리아가 항상 나쁜 것은 아니라는 것을 이해하는 것입니다.

“ '마이크로 바이 옴 혁명'이라 불리는 것에 더 많은 강조가 있습니다. 지금 여러분의 몸에 XNUMX 파운드의 박테리아를 가지고 있다는 사실은 모두 나쁘지 않습니다. 사실, 주로 모든 것이 좋습니다.”라고 Utah State의 생물 공학 전임 교수 인 David Britt는 말했습니다. “식물은 또한 미생물 군유 전체 또는 '두 번째 게놈'을 가지고 있으며, 미생물 군유 전체가 환경 및 식물 숙주와 어떻게 상호 작용하는지 이해하려는 노력이 매우 중요합니다.”

또한이 연구의 핵심은 스트레스가 좋을 수 있다는 것을 이해하는 것입니다. 예를 들어 여기에서 연구 된 박테리아는 뿌리 주변에 막을 형성하여 밀을 가뭄으로부터 보호합니다. 그러나 미량 영양소의 작은 입자를 도입하면 이러한 이점이 강화 될 수 있습니다.

"약간의 스트레스가 필요합니다."라고 Britt는 말했습니다. "실제로 전체 시스템을 준비하여 가뭄에 더 잘 대처할 수 있습니다."

연구 결과에 똑같이 중요한 것은 연구에 사용 된 도구와 알고리즘입니다. 연구원들이 라만 분광기를 사용하여 뿌리 식민지화 박테리아에서 OMV를 연구 한 것은 이번이 처음입니다. USU의 생물 공학 부교수 인 Elizabeth Vargis는“우리는 우리가 관심을 갖고있는 모든 다른 것들을 알아 내기 위해 많은 값 비싼 분석을 할 수있었습니다.

대신 Vargis는 기계 학습 알고리즘과 결합 된 Raman 분광법을 사용하여 박테리아가 이러한 OMV를 방출 할 때 겪고있는 스트레스 유형과 스트레스에 따른 구성 변화를 식별 할 수 있다고 설명했습니다. 이러한 관찰 된 변화는 미생물 군유 전체를 더 잘 이해하는 데 필수적인 세포 간 통신 및 박테리아 식물 통신에 영향을 미칩니다.

이 연구는 부분적으로 국립 과학 재단, 유타 주립 대학 농업 실험 장 및 USDA 국립 식량 농업 연구소의 지원을 받았지만 그 의미는 농업을 넘어 확장됩니다. 기계 학습 알고리즘이 지원하는 라만 분광기는 모든 생물학적 연구에 사용할 수있는 강력한 도구입니다. “우리가 종종 다른 방법을 통해 암을 발견하기 전에 신체의 암세포가 세포 외 소포를 방출 할 것입니다.”라고 Britt는 말했습니다. "이것은 매우 민감한 기술입니다."

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